KR20160050133A - 전동식 파워 스티어링 시스템용 감속장치 - Google Patents

전동식 파워 스티어링 시스템용 감속장치 Download PDF

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Abstract

전동식 파워 스티어링 시스템용 감속장치에 관한 발명이 개시된다. 개시된 전동식 파워 스티어링 시스템용 감속장치는, 구동부에 결합되어 회전되는 주동풀리와, 주동풀리와 밸트를 매개로 연결되는 종동풀리와, 종동풀리에 결합되며, 종동풀리의 회전력을 전환하여 랙바를 직선 이동시키는 볼너트부와, 볼너트부와 하우징부의 사이에 개재되고 볼너트부를 회전 가능하게 지지하며, 볼너트부를 하우징부에 틸팅 가능하게 결합하는 베어링부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

전동식 파워 스티어링 시스템용 감속장치{REDUCTION APPARATUS FOR MOTOR DRIVEN POWER STEERING SYSTEM}
본 발명은 전동식 파워 스티어링 시스템용 감속장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 랙바를 틸팅 가능하게 지지하고, 조립성이 향상되며, 부품의 개수를 줄이며, 내구성이 향상되는 전동식 파워 스티어링 시스템용 감속장치에 관한 것이다.
일반적으로 전동식 파워 스티어링 시스템은 저속 주행 중에 스티어링 휠의 조타력을 가볍게 하고, 고속 주행 중에는 조타력을 무겁게 하며, 비상 시에는 급속한 조향이 이루어지도록 함으로써 운전자에게 최적의 조향 조건을 제공한다.
전동식 파워 스티어링 시스템은 일반적으로 차속센서와, 스티어링 휠의 조타력을 감지하기 위한 토크센서와, 스티어링 휠의 조향 조작에 따라 스티어링 휠을 조향하는 스티어링 링크기구와, 스티어링 휠의 조타력을 보조하기 위한 감속기구로 구성된다.
이러한 전동식 파워 스티어링 시스템은 구동부의 설치 위치에 따라 컬럼 구동방식, 피니언 구동방식 및 랙 구동방식으로 나뉜다. 특히, 랙 구동방식의 감속기구는, 구동부와 스티어링 링크기구의 랙 기어 사이에 밸트와 풀리가 설치되므로 구동부에서 발생된 동력이 밸트와 풀리를 통해 스티어링 링크기구에 전달된다.
일반적인 전동식 파워 스티어링 시스템용 감속장치는 랙바의 틸팅, 밴딩 등을 보상하기 위하여 웨이브 와셔 등의 다수의 부품이 추가되어 조립성이 불량하며, 내구 진행 시 부품의 파손, 보상력이 저하되고, 소음이 발생되는 등의 문제점이 있다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허공보 제10-0650322호(2006.11.27 공고, 발명의 명칭: 전동식 파워 스티어링 시스템의 감속기구)에 개시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 랙바를 틸팅 가능하게 지지하고, 하우징부에 탈착 가능하게 결합되는 베어링부를 적용하여, 부품의 개수를 줄이고, 내구 진행에 따른 유격발생을 저감하며, 소음 발생을 저감할 수 있는 전동식 파워 스티어링 시스템용 감속장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 전동식 파워 스티어링 시스템용 감속장치는: 구동부에 결합되어 회전되는 주동풀리; 상기 주동풀리와 밸트를 매개로 연결되는 종동풀리; 상기 종동풀리에 결합되며, 상기 종동풀리의 회전력을 전환하여 랙바를 직선 이동시키는 볼너트부; 및 상기 볼너트부와 하우징부의 사이에 개재되고 상기 볼너트부를 회전 가능하게 지지하며, 상기 볼너트부를 상기 하우징부에 틸팅 가능하게 결합하는 베어링부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 베어링부는, 내주면에 상기 볼너트부가 삽입되어 상기 볼너트부와 함께 회전되는 베어링내륜부; 및 상기 하우징부와 상기 베어링내륜부 사이에 개재되고, 상기 베어링내륜부를 틸팅 가능하게 지지하는 베어링외륜부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 베어링외륜부는, 외주면에 나사산이 형성되어, 상기 하우징부의 내주면에 나사 결합되는 제1베어링외륜; 및 상기 제1베어링외륜의 내주면에 형성되는 틸팅홈부에 접하여 상기 제1베어링외륜에 대하여 틸팅 가능하게 구비되며, 내측으로 상기 베어링내륜부가 회전가능하게 삽입되는 제2베어링외륜;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 베어링외륜부는, 상기 제1베어링외륜의 일측면에 오목하게 형성되어 베어링장착툴의 단부가 안착되는 공구홈부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 공구홈부는, 상기 제1외륜바디의 회전축을 중심으로 하는 원주면 상에 배열되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 전동식 파워 스티어링 시스템용 감속장치는, 베어링부가 랙바를 틸팅 가능하게 지지하므로 랙바의 틸팅, 밴딩을 보상하여 랙바의 파손 및 소음의 발생을 줄일 수 있다.
또한, 본 발명은 베어링부가 하우징부에 직접 탈착 가능하게 결합되므로 조립성이 향상되고 부품의 개수를 줄여 조립공정을 줄이고, 내구성을 향상시킬 수 있으며, 베어링부에 공구홈부가 구비되어 베어링부의 조립성을 향상시킨다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 감속장치가 설치되는 전동식 파워 스티어링 시스템이 도시된 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 파워 스티어링 시스템용 감속장치를 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 파워 스티어링 시스템용 감속장치가 도시된 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 파워 스티어링 시스템용 감속장치에서 랙바의 위치가 수평인 상태를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 파워 스티어링 시스템용 감속장치에서 랙바의 일단부가 상측으로 틸팅된 상태를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 파워 스티어링 시스템용 감속장치에서 랙바의 일단부가 하측으로 틸팅된 상태를 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 전동식 파워 스티어링 시스템용 감속장치의 일 실시 예를 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 감속장치가 설치되는 전동식 파워 스티어링 시스템이 도시된 사시도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 파워 스티어링 시스템(10)은 하우징부(30)와, 하우징부(30) 내부에 이동 가능하게 설치되는 랙바(50)와, 하우징부(30)의 일측에 설치되고 동력을 제공하는 구동부(70)와, 구동부(70)로부터 전달되는 동력을 감속시켜 랙바(50)에 전달하는 감속장치(1)를 포함한다.
차속 센서로부터 송신되는 신호에 기초하여 제어부로부터 작동신호가 송신되면 구동부(70)가 동작하여 회전력을 발생시키고 구동부(70)의 회전력은 감속장치(1)에 의하여 감속되고 랙바(50)를 랙바(50)의 길이 방향으로 직선 이동시킨다.
랙바(50)의 직선이동은 스티어링 휠에 전달되어 고속주행 중에는 스티어링 휠에 무게감이 전달되고, 저속주행 중에는 스티어링 휠에 전달되는 무게감이 해제되도록 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 파워 스티어링 시스템용 감속장치를 나타내는 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 파워 스티어링 시스템용 감속장치가 도시된 단면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 실시예에서 전동식 파워 스티어링 시스템용 감속장치(1)는 주동풀리(100), 종동풀리(200), 볼너트부(300) 및 베어링부(400)를 포함한다.
주동풀리(100)는 구동부(70)의 회전축(71)과 스플라인 방식 등으로 결합되어 회전축(71)과 함께 회전된다. 본 실시예에서 주동풀리(100)의 회전력은 주동풀리(100)의 외주면을 감싸는 밸트(90)를 매개로 종동풀리(200)에 전달된다.
종동풀리(200)는 내주면에 볼너트부(300)가 결합되며, 외주면에 감긴 밸트(90)에 의하여 회전되며, 회전력을 볼너트부(300)에 전달한다.
볼너트부(300)는 종동풀리(200)에서 전달받은 회전력의 방향을 전환하여 랙바(50)를 직선 이동시킨다. 본 실시예에서 볼너트부(300)는 볼너트바디(310) 및 너트볼(330)을 포함한다.
볼너트바디(310)는 랙바(50)를 둘러싸는 형상으로 형성되며, 외주면에 종동풀리(200)가 끼움 결합 또는 나사 결합 방식으로 결합되어, 종동풀리(200)와 함께 회전된다. 본 실시예에서 볼너트바디(310)는 대략 원통 형상으로 형성되며 금속 재질을 포함하여 이루어진다.
너트볼(330)은 볼너트바디(310)와 랙바(50) 사이에 개재되며, 볼너트바디(310)의 내주면에 오목하게 형성되는 너트바디홈부(311)와 랙바(50)의 외주면에 오목하게 형성되는 랙바홈부(51)에 접하여, 볼너트바디(310)의 회전력의 방향을 전환함으로써 랙바(50)를 직선 이동시킨다.
베어링부(400)는 랙바(50)와 하우징부(30) 사이에 위치하여 랙바(50)를 회전 가능하게 지지하며, 하우징부(30)에 대하여 틸팅 가능하게 구비된다. 본 실시예에서 베어링부(400)는 베어링내륜부(410) 및 베어링외륜부(430)를 포함한다.
베어링내륜부(410)는 내주면에 볼너트부(300)가 결합되어, 볼너트부(300)와 함께 회전된다. 본 실시예에서 베어링내륜부(410)는 베어링내륜바디(411) 및 베어링볼(413)을 포함한다.
베어링내륜바디(411)는 금속 재질을 포함하여 이루어지고 대략 링 형상으로 형성되며 내주면에 볼너트바디(310)가 끼워져 볼너트부(300)와 함께 회전된다.
베어링볼(413)은 베어링내륜바디(411)의 외주면에 형성되는 내륜바디홈(412)과 후술할 제2베어링외륜(437)의 내주면에 형성된 제2베어링홈(438) 사이에 끼워지며 대략 구 형상으로 형성되어, 베어링내륜바디(411)가 제2베어링외륜(437)에 대하여 회전될 수 있도록 한다.
베어링외륜부(430)는 하우징부(30)와 베어링내륜부(410) 사이에 개재되고, 베어링내륜부(410)를 틸팅 가능하게 지지한다. 본 실시예에서 베어링외륜부(430)는 제1베어링외륜(431) 및 제2베어링외륜(437)을 포함한다.
제1베어링외륜(431)은 외주면에 나사산이 형성되어 하우징부(30)의 내주면에 나사 결합되고, 내주면에는 구면 형상의 틸팅홈부(434)가 오목하게 형성되어 제2베어링외륜(437)이 틸팅 가능하게 결합된다.
본 실시예에서 베어링외륜부(430)은 공구홈부(436)를 더 포함한다. 공구홈부(436)는 제1베어링외륜(431)의 일측면에 오목하게 형성되어 베어링장착툴의 단부가 안정적으로 안착될 수 있도록 함으로써 조립을 용이하게 한다.
제2베어링외륜(437)은 외주면이 제1베어링외륜(431)의 내주면에 오목하게 형성되는 틸팅홈부(434)에 대응하는 형상으로 형성되고, 틸팅홈부(434)에 접하여 틸팅되며, 내주면에 베어링내륜부(410)가 회전 가능하게 결합된다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 파워 스티어링 시스템용 감속장치(1)의 작동원리 및 효과를 설명하면 다음과 같다.
차량 주행 중에 차속이 가변되면 차속센서로부터 전달되는 감지신호에 따라 제어부에서 작동신호를 송신하게 된다. 제어부에서 송신되는 작동신호에 따라 구동부(70)에 전원이 인가되면, 주동풀리(100), 밸트(90), 종동풀리(200) 및 볼너트바디(310) 순으로 구동부(70)에서 발생된 회전력이 전달된다.
종동풀리(200)에서 볼너트바디(310)로 전달된 회전력은 볼너트바디(310)를 회전시켜 너트볼(330)을 가압하는데, 너트볼(330)이 안착된 랙바(50)의 회전이 제한되어 있으므로 너트볼(330)을 가압하는 힘은 결국 랙바(50)를 직선 방향으로 이동시키는 힘으로 전환된다.
한편, 볼너트바디(310)는 베어링부(400)에 의하여 회전 가능하게 지지된다. 본 실시예에서 베어링부(400)는 외주면에 나사산이 형성되므로 하우징부(30)에 결합하기 위하여 락너트 등의 구성을 적용할 필요 없이 하우징부(30)의 내주면에 바로 결합이 가능하다.
또한, 본 실시예에서 베어링부(400)는 제1베어링외륜(431)이 하우징부(30)에 나사 결합된 상태에서 제2베어링외륜(437)이 제1베어링외륜(431)의 내주면에 형성된 틸팅홈부(434)에 접하여 틸팅 되므로, 랙바(50)의 밴딩, 틸팅 등을 보상할 수 있으며, 하우징부(30)를 차량 프레임에 장착할 때 하우징부(30)가 비틀리면서 랙바(50)가 파손되거나 휘는 것을 방지할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 파워 스티어링 시스템용 감속장치에서 랙바의 위치가 수평인 상태를 나타내는 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 파워 스티어링 시스템용 감속장치에서 랙바의 일단부가 상측으로 틸팅된 상태를 나타내는 도면이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 랙바(50)의 밴딩 등에 의하여 랙바(50)의 일단부(도 5 기준 우측단부)를 상측으로 이동시키는 힘이 작용되면, 해당 힘은 랙바(50)에 결합된 볼너트부(300) 및 베어링내륜부(410)에 전달된다.
베어링내륜부(410)를 회전 가능하게 지지하는 제2베어링외륜(437)은 하우징부(30)에 결합되어 있는 제1베어링외륜(431)에 대하여 틸팅 가능하게 결합되어 있으므로 제2베어링외륜(437)은 외주면이 틸팅홈부(434)에 접한 상태에서 반 시계 방향(도 5 기준)으로 틸팅되어 랙바(50)의 틸팅을 보상한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 파워 스티어링 시스템용 감속장치에서 랙바의 일단부가 하측으로 틸팅된 상태를 나타내는 도면이다. 도 6을 참조하면, 랙바(50)의 밴딩 등에 의하여 랙바(50)의 일단부를 하측으로 이동시키는 힘이 작용하면, 제2베어링외륜(437)은 외주면이 틸팅홈부(434)에 접한 상태에서 시계 방향(도 6 기준)으로 틸팅되어 랙바(50)의 틸팅을 보상한다.
이로써 본 실시예에서 전동식 파워 스티어링 시스템용 감속장치(1)는, 베어링부(400)가 랙바(50)를 틸팅 가능하게 지지하므로 랙바(50)의 틸팅, 밴딩을 보상하여 랙바(50)의 파손 및 소음의 발생을 줄일 수 있다.
또한, 본 실시예에서 전동식 파워 스티어링 시스템용 감속장치(1)는, 베어링부(400)가 하우징부(30)에 직접 탈착 가능하게 결합되므로 조립성이 향상되고 부품의 개수를 줄여 조립공정을 줄이고, 내구성을 향상시킬 수 있고, 베어링부(400)에 공구홈부(436)가 구비되어 베어링부(400)의 조립성을 향상시킨다.
본 발명은 도면에 도시되는 일 실시 예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
1: 전동식 파워 스티어링 시스템용 감속장치
10: 전동식 파워 스티어링 시스템
30: 하우징부 50: 랙바
51: 랙바홈부 70: 구동부
71: 회전축 90: 밸트
100: 주동풀리 200: 종동풀리
300: 볼너트부 310: 볼너트바디
311: 너트바디홈부 330: 너트볼
400: 베어링부 410: 베어링내륜부
411: 베어링내륜바디 412: 내륜바디홈
413: 베어링볼 430: 베어링외륜부
431: 제1베어링외륜 434: 틸팅홈부
436: 공구홈부 437: 제2베어링외륜
438: 제2베어링홈

Claims (5)

  1. 구동부에 결합되어 회전되는 주동풀리;
    상기 주동풀리와 밸트를 매개로 연결되는 종동풀리;
    상기 종동풀리에 결합되며, 상기 종동풀리의 회전력을 전환하여 랙바를 직선 이동시키는 볼너트부; 및
    상기 볼너트부와 하우징부의 사이에 개재되고 상기 볼너트부를 회전 가능하게 지지하며, 상기 볼너트부를 상기 하우징부에 틸팅 가능하게 결합하는 베어링부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링 시스템용 감속장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 베어링부는,
    내주면에 상기 볼너트부가 삽입되어 상기 볼너트부와 함께 회전되는 베어링내륜부; 및
    상기 하우징부와 상기 베어링내륜부 사이에 개재되고, 상기 베어링내륜부를 틸팅 가능하게 지지하는 베어링외륜부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링 시스템용 감속장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 베어링외륜부는,
    외주면에 나사산이 형성되어, 상기 하우징부의 내주면에 나사 결합되는 제1베어링외륜; 및
    상기 제1베어링외륜의 내주면에 형성되는 틸팅홈부에 접하여 상기 제1베어링외륜에 대하여 틸팅 가능하게 구비되며, 내측으로 상기 베어링내륜부가 회전가능하게 삽입되는 제2베어링외륜;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링 시스템용 감속장치.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 베어링외륜부는,
    상기 제1베어링외륜의 일측면에 오목하게 형성되어 베어링장착툴의 단부가 안착되는 공구홈부;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링 시스템용 감속장치.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 공구홈부는,
    상기 제1외륜바디의 회전축을 중심으로 하는 원주면 상에 배열되는 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링 시스템용 감속장치.

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